排管橫置式陽臺(tái)壁掛型自然循環(huán)平板家用太陽能熱水器循環(huán)特性研究

【摘要】：常規(guī)的平板家用太陽能熱水器中以自然循環(huán)為主。熱水器循環(huán)的好壞直接影響到其集熱效率。由于熱水器自然循環(huán)流量較為微弱，受測量工具與實(shí)驗(yàn)條件的限制，目前對(duì)熱水器的自然循環(huán)特性的研究還比較局限。平板太陽能集熱器是構(gòu)成太陽能熱水加熱系統(tǒng)的核心組件，集熱器的性能直接決定了集熱系統(tǒng)的效率。當(dāng)前的研究熱點(diǎn)仍然集中在提高集熱器的熱性能上。本文通過建立排管橫置式陽臺(tái)壁掛型平板家用太陽能熱水系統(tǒng)的自然循環(huán)模型，結(jié)合實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)，對(duì)熱水系統(tǒng)的自然循環(huán)特性和效率進(jìn)行研究。采用CFD數(shù)值模擬方法對(duì)平板集熱器集熱板上的溫度場、流場以及效率單元分布的分析。最后采用人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)平板太陽能熱水系統(tǒng)儲(chǔ)熱水箱內(nèi)水的升溫、溫度分層以及熱性能進(jìn)行預(yù)測，為熱水系統(tǒng)的熱性能的評(píng)價(jià)提供一個(gè)有參考價(jià)值的技術(shù)手段。研究結(jié)果如下： 1.建立平板太陽能熱水系統(tǒng)自然循環(huán)質(zhì)量流率模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)自然循環(huán)質(zhì)量流率的計(jì)算。數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：自然循環(huán)流量與太陽輻照強(qiáng)度線性相關(guān)度較好；上循環(huán)管位置高度對(duì)自然循環(huán)影響很大。 2.建立平板集熱器CFD簡化模型，集熱器采用排管橫置放置方式，通過實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果與模擬結(jié)果的對(duì)比，驗(yàn)證模型的可信度；采用CFD方法對(duì)集熱板溫度場和流場進(jìn)行模擬分析，發(fā)現(xiàn)：受入口溫度、太陽輻照、入口質(zhì)量流率的影響，集熱器排管上的質(zhì)量流動(dòng)分布是不均勻的，集熱板溫度基于集熱器進(jìn)出口成對(duì)角升溫趨勢。 3.所建立的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，在多云天氣進(jìn)行訓(xùn)練后可以較好的預(yù)測出晴朗天氣的系統(tǒng)升溫過程中的水溫分層數(shù)據(jù)，表現(xiàn)出較好的預(yù)測外推能力和預(yù)測精度。 綜上，本文提出了一種太陽能熱水系統(tǒng)的自然循環(huán)特性研究方法，在太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面具有很好的參考價(jià)值，為太陽能熱水系統(tǒng)提供一種降低測試條件的人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的熱性能測試方法。 【關(guān)鍵詞】：平板型自然循環(huán)家用太陽能熱水系統(tǒng) 自然循環(huán)特性模型 CFD數(shù)值模擬 人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：S214.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 符號(hào)說明8-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 研究內(nèi)容和方法13-15
• 第2章 平板型家用太陽能熱水器熱特性15-21
• 2.1 平板集熱器的流動(dòng)及傳熱原理分析15-16
• 2.2 平板集熱器的熱性能分析16-17
• 2.3 提高平板集熱器效率的途徑方法17
• 2.4 平板型家用太陽能熱水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其工作原理17-21
• 2.4.1 平板家用太陽能熱水器循環(huán)原理17-19
• 2.4.2 平板型家用太陽能熱水器物理模型19-21
• 第3章 自然循環(huán)流率模型建立與實(shí)驗(yàn)分析21-38
• 3.1 自然循環(huán)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建21-22
• 3.2 自然循環(huán)模型22-24
• 3.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析24-36
• 3.3.1 高位上循環(huán)管實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果分析24-32
• 3.3.2 低位上循環(huán)管實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果分析32-36
• 3.4 本章小結(jié)36-38
• 第4章 集熱器內(nèi)部流動(dòng)與傳熱機(jī)理的數(shù)值模擬38-56
• 4.1 模型簡化39-40
• 4.2 幾何網(wǎng)格離散40-41
• 4.3 參數(shù)設(shè)置41-45
• 4.3.1 控制方程42
• 4.3.2 流動(dòng)狀態(tài)和參數(shù)設(shè)置42-45
• 4.4 模擬數(shù)據(jù)分析45-54
• 4.4.1 模擬結(jié)果實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證45
• 4.4.2 數(shù)據(jù)分析方法45-54
• 4.5 本章小結(jié)54-56
• 第5章 平板家用太陽能熱水系統(tǒng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測56-64
• 5.1 模型參數(shù)的確定56
• 5.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法流程與實(shí)現(xiàn)56-63
• 5.2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建57-58
• 5.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練與循環(huán)數(shù)據(jù)選擇58-59
• 5.2.3 數(shù)據(jù)分析59-63
• 5.3 本章小結(jié)63-64
• 第6章 總結(jié)與展望64-66
• 6.1 總結(jié)64-65
• 6.2 未來研究規(guī)劃65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70-71
• 致謝71

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